Categoria: fisica

                                   Tubo a croce di Malta.
 Nell’inventario del 1927, al n° 893-2702 si legge: “Officine Galileo Firenze. Tubo con croce d`alluminio per raggi catodici”. Acquistato il 1 aprile del 1927.
Si trova inoltre nell’inventario per categoria n° 7/8  dello stesso anno al n° 893/2704, col giusto prezzo di ₤ 7,80. Nell’inventario D del 1933/1937 al n° 449 si legge: “Tubo con croce ribaltabile per ombre catodiche G44”.
 Questo tubo serve per dimostrare la propagazione rettilinea dei raggi catodici (elettroni veloci) nel vuoto.
Il tubo è composto da un’ampolla di vetro dalla forma conica.
La pressione del gas residuo è di 0,13 Pa.
Il catodo è un disco di alluminio, l’anodo è posto vicino al sostegno, cosicché i rari ioni positivi presenti, accelerati dal forte campo elettrico, urtano il catodo negativo ed estraggono gli elettroni. Questi escono dal metallo in direzione normale alla superficie e, lungo il tragitto, possono urtare le poche molecole residue ionizzandole, oppure proseguono fino a colpire il vetro della faccia
opposta o urtare la croce, generando calore e una lieve fluorescenza verdastra sul vetro.
Se la differenza di potenziale applicata è elevata possono produrre raggi X nell’urto, sia con la croce sia col vetro.
Normalmente il tubo si alimenta con il rocchetto di Ruhmkorff, una macchina che produce una tensione
alternata fortemente asimmetrica.
Una lamina di alluminio a forma di croce di Malta, viene usata come ostacolo per i raggi catodici e proietta un’ombra netta sul fondo fluorescente del tubo. Essa è incernierata alla base e può ruotare di 90°.
Quando si abbatte la croce, la zona che era in ombra diviene più brillante perché le zone precedentemente colpite dagli elettroni si erano saturate risultando meno luminose.
Questa ed altre osservazioni mostrano che gli elettroni escono perpendicolarmente alla superficie del catodo e si spostano in linea retta, qualunque sia la posizione dell’anodo.
La croce dell`esemplare del Montani ha subito un eccessivo bombardamento elettronico, poiché il conseguente forte riscaldamento ne ha provocato l’evidente deformazione.
Gli elettrodi dei tubi sono di alluminio perché questo metallo non presenta il fenomeno dello spruzzamento sulle pareti tipico dei tubi a raggi X nei quali l’anticatodo è di tungsteno o nichel platinato o rame.
La figura N 1232 è a pag. 326 del catalogo: Apparecchi per l’Insegnamento della Fisica a cura del prof. R. Magini, Officine Galileo, 1940.

La figura 10190 è a pag. 610 del catalogo Physical Apparatus, Baird & Tatlock (London) Ltd. 1912. Rinvenibile all’indirizzo: https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/pdf/sil14-52548.pdf
Bibliografia.
L. Segalin, Fisica sperimentale, Vol. II, G. B. Paravia, Torino 1933 da cui è tratta la  figura qui sotto.
Scheda di istruzioni della Leybold n°55545 12/1953 A.
Scheda di istruzioni della Paravia n° 496.

Il tubo è esposto al Museo MITI, su proposta di Fabio Panfili.
 Per consultare la scheda relativa ad un tubo simile ma più recente scrivere “ombra” su Cerca.
   Foto di Federico Balilli, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
Per ingrandire le immagini cliccare su di esse col tasto destro del mouse e scegliere tra le opzioni.

 

 

 

 

 

    Tubo a croce d`ombra.
Casa costruttrice Leybold-Heraeus,  N° 430.
Nell`inventario D del 1956, al n° 5009, risulta acquistato il 31-12-1970 .
Esso serve per dimostrare la propagazione rettilinea degli elettroni in moto in uno spazio privo di campi magnetici o campi elettrici trasversi.
A differenza dell`antico tubo a croce di Malta descritto in un`altra scheda, questo esemplare molto più moderno ha un catodo riscaldato direttamente per l`emissione degli elettroni.
Inoltre dispone di una sorta di cannone elettronico che, con un sistema di elettrodi, forma un fascio di elettroni divergente.
L`anodo è costituito e dalla croce in alluminio e dalla boccola opposta. La tensione per il riscaldamento è di circa 6 V per una corrente di 1,5 A. La tensione anodica va da 3 a 5 kV.
    Gli elettroni, soggetti alla forza dovuta la campo elettrico tra il catodo e l`anodo, accelerano. Una parte di essi urta l`anodo, mentre gli altri vanno a colpire lo schermo fluorescente posto sul vetro, che è ben visibile nelle foto.
In tal modo si forma un`ombra di dimensioni maggiori della croce, a dimostrazione del percorso rettilineo degli elettroni. Avvicinando dei magneti o delle bobine particolari percorse da corrente, si può far vedere la deformazione dei percorsi degli elettroni.
Per consultare la scheda sul tubo a croce di Malta scrivere “Malta” su Cerca.
Bibliografia: Catalogo di Fisica della Leybold, Milano, 1992.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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 Tubo a raggi X da vuotare.
Ci sono pervenuti due esemplari del tipo da vuotare e, nell`inventario D del 1937, al n° 459 se ne trova uno “per pompa Cacciari” ed è dichiarato già in esistenza.
Non è possibile oggi identificare questo tubo con quello citato nell`inventario.
L’esemplare qui presentato era sicuramente per uso didattico ma è di difficile datazione.
Quando al suo interno era stata raggiunta la giusta rarefazione dell`aria e agli elettrodi era stata applicata la notevole differenza di potenziale fornita da un rocchetto di Ruhmkorff, il tubo entrava un funzione.
Una eccessiva rarefazione dell`aria rendeva il tubo “duro” cioè diminuiva il numero di ioni che possono bombardare il catodo ed estrarne gli elettroni.
Questi elettroni accelerati dal forte campo elettrico urtano l`anticatodo e generano i raggi X.
Si può notare nell`ultima foto la scritta: “DENOG 118” sul collo di vetro.
Per le caratteristiche dei raggi X e per il funzionamento dei tubi, oltre alla sterminata bibliografia, si può consultare in questo sito la scheda relativa agli altri tubi a raggi X.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
Per ingrandire le immagini cliccare su di esse col tasto destro del mouse e scegliere tra le opzioni.

 

 

 

 

 

   Tubo con bolla a giunto smerigliato con i minerali.
I due esemplari si trovano nell`inventario D del 1937 ai numeri 443 (G 37) e 444.
In questa scheda riportiamo l`esemplare con i minerali.
Il tubo da vuotare con bolla a giunto smerigliato serve per studiare il comportamento di alcuni minerali sottoposti al bombardamento dei raggi catodici, per vederne la fluorescenza e fosforescenza.
I minerali si possono vedere all`interno di un solo esemplare.
Il giunto smerigliato serve per aprire il tubo e sostituire i minerali.
I cristalli di platinocianuro di potassio emanano una luce molto brillante. Gli schermi dei tubi catodici dei televisori e dei monitor (ormai desueti del tipo CRT), i comuni tubi a fluorescenza per l`illuminazione (detti erroneamente neon), le lancette di alcuni orologi, sono alcuni esempi dell`impiego della fluorescenza e della fosforescenza.
La storia della fosforescenza in Italia si fa risalire nel 1603 ad un ciabattino-pittore bolognese, Vincenzo Casciarolo. Questi procurava pietre calcinate, con tale proprietà, a Cesare Marsili, il quale a sua volta ne faceva dono a Galileo Galilei nel 1626.
Nella lettera a Galileo, Marsili dice di conoscere l`effetto di quelle pietre da “quindici o vinti anni” e che queste si trovavano sul Monte Paderno.
Bibliografia: G. Tabarroni, Bologna e la storia della radiazione, Lions Club, Bologna.
S. Tolansky, Introduzione alla fisica atomica, Boringhieri, Torino 1966.
Il tubo con i minerali è esposto al Museo MITI, come si vede sulla destra nell’ultima foto, su proposta di Fabio Panfili.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Tubi a flauto e modelli di canne d`organo.
Inventario del 1906 pag. 232 n° 852: “Tubo sonoro con pistone” (1).
Inventario D del 1937 n° 282: “Tubo a flauto in legno con stantuffo per variare la lunghezza”.
Inventario del 1906, pag. 234 n° 851: “Tubo sonoro a parete di vetro” (con tre fori richiudibili) della ditta Ing. Santarelli Firenze.
Inventario D del 1937, al n° 283 vi sono due tubi grandi a flauto. È probabile che uno dei due sia l`esemplare con tre fori e che l`altro sia quello a un foro.
Inventario del 1956: n° 618, “Tubo sonoro in vetro con tamburello per la dimostrazione dei ventri e dei nodi” (2) che però si distingue chiaramente in una foto del Gabinetto di Fisica e Chimica del primo Novecento; n° 650, tubo molto corto “Modello di organo vocale” [Nell`inv. gen. n° 6 del 1925, a pag. 67 n° 2211/110, si legge: “Modello di organo vocale. ₤ 50”].
Questi non sono rintracciabili negli inventari precedenti, ma sono molto antichi.
Il modello di canna d`organo serve per lo studio dei tubi sonori, poiché questi hanno molta importanza nella storia degli strumenti musicali a fiato. Essi si suddividono in due generi: legni e ottoni. Il flauto, l`ottavino, il clarinetto, il clarone, il fagotto, il controfagotto e il sassofono sono legni; mentre il corno, la cornetta, la tromba, il trombone e la tuba sono ottoni.

La canna d`organo è un tubo aperto alle due estremità. Quando un flusso continuo di aria viene soffiato nella canna, si formano vortici lungo i lati dell`apertura in basso che generano un sibilo. Se la frequenza del sibilo coincide con la frequenza fondamentale di risonanza del tubo, la colonna d`aria contenuta in esso entra in risonanza vibrando con grande ampiezza ed emettendo un forte suono.
Il sibilo è sostanzialmente un`onda sonora, di una determinata lunghezza, che si propaga ad una certa velocità all`interno del tubo.


Nei tubi aperti si formano delle onde stazionarie se essi hanno una opportuna lunghezza, in tal caso si forma un ventre ad ogni estremità con uno o più nodi all`interno. Se si forma un solo nodo, significa che il tubo risuona alla frequenza fondamentale; se si formano due nodi, la frequenza è doppia e la nota emessa è più alta di un`ottava (ciò si ottiene con un soffio d`aria più forte). Quanto più lunga è la canna tanto più piccola è la frequenza di risonanza e più bassa la nota emessa.
Il particolare stantuffo, detto coulisse, serve per variare la lunghezza della colonna d`aria vibrante, onde ottenere le note desiderate.
I fori praticati lungo il tubo trasformano la canna d`organo in flauto. Infatti, se opportunamente otturati, determinano la lunghezza effettiva della colonna d`aria vibrante.
Nei tubi sonori a pareti di vetro, messi in posizione verticale, mentre sono in funzione, si fa scendere all`interno una membrana (tamburello) cosparsa di sabbia, sospesa ad un filo. Quando la sabbia saltella vistosamente si è in un ventre di un`onda stazionaria, mentre quando la sabbia è ferma si è in un nodo.
Nell`esemplare a canna di vetro, invece, il tamburello è costituito da un cilindretto di ottone avente per base una lastrina di vetro, esso è saldato ad una astina di ottone, che permette di regolarne la posizione.
Oltre ai tubi sonori con imboccatura a flauto, vi sono quelli con imboccatura ad ancia come l`esemplare del Montani, classificato modello di organo vocale.
L`ancia è una lamella flessibile di metallo o di legno che determina la vibrazione della colonna d`aria nello strumento a fiato. Essa può essere libera, come quelle delle fisarmoniche, o battente, come doveva essere nel nostro tubo in cui mancano alcune componenti.
Nell`ancia battente, la rasiera mobile serve a limitare la lunghezza della parte libera, permettendo così di variare la frequenza delle vibrazioni. La finestrella di vetro serve appunto per regolare la posizione della rasiera.
Il nome “modello di organo vocale” deriva dal fatto che, nell`organo della voce, le due corde vocali sono le ance di un meraviglioso strumento musicale.

Note:
(1) Sul pistone sono incise alcune lettere corrispondenti alle note musicali di un`ottava.
(2) Questo esemplare somiglia al tubo di Kundt, nel quale, per visualizzare i ventri e i nodi, si immette una piccola quantità di polvere di licopodio ben essiccata e si muove opportunamente il pistone fino ad ottenere la risonanza. Questa si manifesta con una particolare vibrazione della polvere che forma dei mucchietti distanziati di circa mezza lunghezza d`onda. Il tubo di Kundt serve per misurare la velocità del suono nell`aria, è posizionato orizzontalmente ed è eccitato da un diapason.
La seconda figura descrive i modi di risonanza dei tubi con le relative onde stazionarie, ed è tratta da S. Pugliese Jona, Fisica, Loescher 1984.
All’epoca molti testi riportavano le stesse figure.
Bibliografia.
A.A. V.V. The Project Phisics Course, Zanichelli , Bologna 1977 contiene: H. E. White, Scale e strumenti musicali, 1940 da cui sono tratte la prima e la terza figura.
A. Battelli e P. Cardani, Trattato di fisica sperimentale, Vol. II, F. Vallardi, Milano 1913.
A. Funaro e R. Pitoni, Corso di fisica e chimica, R. Giusti, Livorno 1907.
C. Goretti-Miniati, Elementi di fisica, Vol. II, F. Cuggiani, Roma 1909.
L. Amaduzzi, Elementi di fisica, Vol. III, N. Zanichelli Bologna.
O. Murani, Trattato elementare di fisica, Vol. I, U. Hoepli, Milano 1933 da cui è tratto un disegno.
L. Segalin, Fisica sperimentale, Vol. II, G. B. Paravia & C., Torino 1933.
G. Castelfranchi, Fisica Sperimentale e Applicata, Vol. I, U. Hoepli, Milano 1941, da cui sono tratte le figure 647, 648, 649.
Riportiamo qui alcune figure tratte da noti cataloghi d’epoca:

Figure da 8153 a 8159 (Organ Pipes) tratte da pag. 259 del catalogo Physical Apparatus, Baird & Tatlock (London) Ltd. 1912. Rinvenibile all’indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/pdf/sil14-52548.pdf

Figure da 2038 a 2050 (Tujaux) e figure 2065 e 2066 tratte dalle pag. 243 e 245 del Catalogue des Appareils pour l’Enseignement de la Physique construit par E. Leybold’s Nachfolger Cologne, 1905
rinvenibile all’indirizzo:
http://cnum.cnam.fr/PDF/cnum_M9915_1.pdf

Figure da 1257 a 1284 tratte da pag. 66 del Catalogue of Physical Apparatus E. Leybold’s Nachfolger Cologne [1910?]. Rinvenibile all’indirizzo:
https://www.sil.si.edu/DigitalCollections/trade-literature/scientific-instruments/files/52546/

Figure sparse da 755 a 867 tratte da pag. 92 del Catalogue N° 10 Physical Instruments by Ferdinand Ernecke Berlin SW. O. Newmann & Co. London. W. C.
rinvenibile all’indirizzo:
https://archive.org/details/catnumtenphyinst00newmrich/page/n5/mode/2up?q=F.+Ernecke

Per consultare le schede riguardanti i singoli tubi sonori scrivere “sonoro” su Cerca.
Foto di Federico Balilli, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
Per ingrandire le immagini cliccare su di esse col tasto destro del mouse e scegliere tra le opzioni.